中厚板对接焊结构残留应力分布规律

焊接结构的形式很多，焊接结构中的残留应力分布也各不相同，中厚板（厚度在16～20mm之间）对接焊的结构中存在的应力大多数为双向应力即平面应力，在厚度方向上的残留应力很小。在大型结构厚截面焊缝中，厚度方向才存在较高数值的残留应力。

焊接应力的分布是有一定规律的，在焊接过程中，利用这些规律，就可以减小焊接应力，达到防止焊接裂纹产生、减小焊接变形、提高产品质量的目的。

这里仅对中厚板对接直线焊缝的焊接结构中双向焊接残留应力的分布作简单介绍。

中厚板对接直线焊缝的焊接结构中焊接残留应力分布如图8-3所示。在焊接残留应力分布图中σx表示沿x轴方向的纵向应力，σy表示沿y轴方向的横向应力，圆圈内“-”代表压应力，圆圈内“+”代表拉应力。

图8-3b为中厚板直线焊缝的焊接结构的y—y截面上的焊接残留应力分布图，从图中可看到，在焊缝和邻近焊缝的母材中，纵向应力σ_x为拉应力，远离焊缝的母材中，纵向应力为压应力。这是由于在焊接加热过程中，液态熔池自由变形，局部受热母材的膨胀受一侧母材限制，会产生压应力，压应力达到或超过其屈服点时，也会产生压缩塑性变形，但材料在高温时的屈服点很小，所以压应力也很小，这种应力表现为瞬态应力。在冷却时，焊缝和近缝区急剧收缩（从高温到室温，收缩量很大），由于受周围金属的约束，不能自由收缩，产生较大的拉应力，而两侧金属则产生压应力。在冷却过程中，拉应力和压应力不断加大，冷却到室温后，就残留于构件中，这种应力则是焊接残留应力。(www.xing528.com)

通常纵向应力σ_x的峰值在焊缝中心线上，如果达到或超过材料室温屈服点时，会产生拉伸塑性变形。

图8-3 中厚板对接直线焊缝的焊接结构中焊接残留应力分布

图8-3c为中厚板对接直线焊缝的焊接结构的x—x截面上的焊接残留应力分布图，从图中可看到：在母材纵向中心，横向应力σ_y为拉应力，母材两侧为压应力，σ_y的分布规律与σ_x的分布规律基本相同，但σ_y的数值比σ_x小得多。